從物理學的發(fā)展看物理實驗教學的重要性

靳開福

物理學是一門以實驗為基礎的科學。物理實驗既是物理學的一種研究方法，也是物理學的一個基本特點。在物理學的發(fā)展過程中，最早用實驗的觀點和方法在實驗室進行科學實驗來研究物理現(xiàn)象及其規(guī)律的，是近代物理學的奠基人——伽利略。他所設計的斜面實驗是典型的物理實驗，開創(chuàng)了物理實驗的先河，為我們創(chuàng)造了研究物理學的真正方法。物理學理論的建立、發(fā)展和檢驗，都離不開物理實驗這個基礎，科學實驗是物理學發(fā)生和發(fā)展的源泉和動力。

在古代，由于農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)活動對于確定季節(jié)、了解氣候變化的需要，產(chǎn)生了古代天文學；由于建筑、航海和戰(zhàn)爭的需要，形成并發(fā)展了古代力學。十六世紀以后，隨著歐洲資本主義生產(chǎn)關系的發(fā)展,產(chǎn)生了許多物理學上的新的變化，為近代物理學的發(fā)展奠定了基礎。從物理學的發(fā)展過程來看，物理學中不少規(guī)律和理論雖然是從生產(chǎn)實踐中直接總結出來的，但更多的物理發(fā)現(xiàn)卻來自長期的科學實驗，自從十六世紀伽利略創(chuàng)立科學的實驗方法以來，物理學以史無前例的速度發(fā)展成一門真正獨立的科學。

縱觀中國古代物理學的發(fā)展歷史，春秋戰(zhàn)國時期由于冶鐵和制鐵工具的使用加上各國兼并戰(zhàn)爭的刺激，科學技術蓬勃發(fā)展，力、熱、聲、光以及磁學都取得了較大的成就，尤其是《墨經(jīng)》和《考工記》的問世，標志著中國古代物理學的形成；從秦、漢開始到隋、唐、五代的一千兩百多年是古代物理學的發(fā)展時期，張衡的地動儀，還有指南針、透光鏡等，是這一時期發(fā)明的突出代表；到了宋、元時期，古代物理學的發(fā)展達到了鼎盛時期，《夢溪筆談》、《武經(jīng)總要》記錄了這一時期的重要成就，杰出人物沈括就活動于這一時期；到了明、清時期我國的物理學就相對落后于西方國家了。不論是形成期、發(fā)展期、鼎盛期、落后期，還是物理學突飛猛進的現(xiàn)代，物理學的發(fā)展總離不開精確的科學實驗。

所以，在科學技術飛速發(fā)展的今天，在物理教學中培養(yǎng)學生的觀察能力、動手能力、邏輯推理能力，物理實驗課教學是至關重要的，主要有以下原因：

一、中學物理教學以實驗為基礎，這是由實驗本身的特點及它在物理教學中的作用來決定的

實驗能為學生學習物理提供符合認識規(guī)律的環(huán)境。生活中的許多感性材料來自復雜的運動狀態(tài)，力、熱、電、光現(xiàn)象交織在一起，本質(zhì)、非本質(zhì)的因素交融在一起，而運用實驗則可以提供精心選擇的、簡化和純化的素材，使學生對物理知識獲得明確的、具體的認識（例如馬德堡半球實驗證明大氣壓強的存在）。實驗還能培養(yǎng)學生的興趣，激發(fā)學生的求知欲望，因為實驗具有真實、形象、生動的特點（傳導實驗——煮蝌蚪）,實驗還是一種有目的性的行為（組裝滑輪測效率的實驗）。實驗還是發(fā)展學生能力和使學生得到科學方法訓練的重要途徑。它能創(chuàng)造“最確實，最少受干擾”“保證過程及其純粹形態(tài)進行”的物理環(huán)境，它是理論密切聯(lián)系實際的學習過程，在這個過程中蘊藏著極其活躍的因素，能夠活化學生學到的物理知識。實驗有利于培養(yǎng)學生良好的道德素養(yǎng)和科學作風。實驗本身是一個嚴謹?shù)目茖W過程，要想獲得實驗的成功，必須一絲不茍，來不得半點虛假，并且必須要把各項活動安排得井井有條，這對培養(yǎng)學生實事求是的態(tài)度和嚴謹?shù)目茖W作風十分有益。另外，實驗也并不是一帆風順的，可能會遇到挫折，甚至失敗，通過實驗可以磨煉學生意志。

二、加強實驗課教學，是推行素質(zhì)教育，全面提高教學質(zhì)量的需要

中學物理教材中典型的演示實驗、分組實驗在教材中占有不可低估的分量。因此，提高演示實驗水平和通過分組實驗培養(yǎng)學生的動手操作能力，不可忽視。

演示實驗是穿插在課內(nèi)為了說明和驗證定理、規(guī)律進行的，是以教師為主要操作者的表演示范實驗。它主要是把要研究的物理現(xiàn)象展示在學生眼前，引導學生觀察思考，幫助學生完成課題教學任務。它的優(yōu)點是能夠充分發(fā)揮教師的引導和示范作用，并為學生獨立訓練創(chuàng)造條件，因此進行演示實驗時應注意：第一，要有明確的目的。第二，要明顯和直觀。第三，要力求簡潔和可靠。同時，也要求學生明確觀察目的，作好觀察的思想準備，突出觀察對象，追逐觀察目標，從整體到局部，再從局部到整體，培養(yǎng)觀察思路，縱橫對比，把握事物特征。

分組實驗是學生在教師指導下利用整節(jié)課時間，在實驗室分組進行實驗的教學形式，它是學生親自動手使用儀器，觀察測量，取得資料數(shù)據(jù)，并親自分析總結的過程，是學生學習物理知識，培養(yǎng)實驗技能和良好品德素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，是任何其他教學方法和手段所替代不了的。它的基本要求是：第一，課前準備要細。第二，課內(nèi)操作要準。第三，課后分析要精。長此下去，可以培養(yǎng)學生以思維為指導，手腦并用，有條不紊的學習習慣和勤于思考的優(yōu)良品質(zhì)。

當然，物理實驗教學并不是去單純模仿前人已做過的實驗，而是通過實驗驗證前人已總結出來的結論、定律和規(guī)律，從而增強教學內(nèi)容的可信度和科學性，因此，在實驗課教學中應遵循以下原則：

1. 科學性原則；

2. 激發(fā)學習興趣的原則；

3. 創(chuàng)設物理環(huán)境、突出觀察實驗的原則；

4. 啟發(fā)思考、探索方法的原則；

5. 接觸實際，聯(lián)系生活的原則。

綜上所述，實驗在物理教學中占有非常重要的地位，西方有些國家的初中教材就是以實驗為主體，圍繞實驗來展開的。在我國，目前這樣做還有一定的困難，但我們必須從推行素質(zhì)教育、培養(yǎng)現(xiàn)代化建設所需要的有個性特征的全面發(fā)展的人才的高度來充分認識實驗教學的意義，堅持以實驗為基礎的物理教學觀。

（本文作者單位：甘肅省涼州區(qū)黃羊鎮(zhèn)七里中學）